[发明专利]一种微导管虚拟介入的路径模拟方法

说明书

本发明公开了一种微导管虚拟介入的路径模拟方法，包括以下步骤：在所述样本血管的介入端口处与目标患处利用人工势场法构建人工势场模型，并基于人工势场模型与随机树搜索对样本血管进行介入路径的规划得到样本血管的微导管虚拟介入路径；将样本血管的微导管虚拟介入路径进行逐点的血管特征采集和介入位置特征采集，并利用CNN神经网络基于血管特征和介入位置特征进行模型训练得到表征血管特征和介入位置特征映射关系的介入路径规划模型。本发明利用模型训练得到表征血管特征和介入位置特征映射关系的介入路径规划模型，对人工势场模型与随机树搜索进行规划步骤精简和准确性保留，实现通过血管特征进行介入位置的确定，提高路径规划效率。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种微导管虚拟介入的路径模拟方法。

背景技术

颅内动脉瘤，又称脑血管瘤，其是由颅内动脉内腔异常扩张而形成动脉壁的一种瘤状突起，是一种常见的血管性疾病。颅内动脉瘤可分为非破裂动脉瘤和破裂动脉瘤，绝大部分的颅内动脉瘤为非破裂动脉瘤，非破裂动脉瘤的年破裂率仅为0.05％。然而，非破裂动脉瘤一旦破裂便会引发自发性蛛网膜下隙出血，进而演变成破裂动脉瘤，破裂动脉瘤的致死致残率超过50％，严重威胁患者的生命。

目前，颅内动脉瘤的最常见且最广泛使用的治疗方法是微导管介入，主要通过手术的方式将相应的微导管送达动脉瘤内。在手术之前，最重要的环节之一就是微导管虚拟介入，其目的是辅助医生在手术之前预测微导管在患者血管中的行进路径，进而辅助医生判断微导管是否能够顺利进入到病患处，同时也是微导管准确塑性的关键因素，人工规划的主观随机性强，难以保证微导管介入路径的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微导管虚拟介入的路径模拟方法，以解决现有技术中人工规划的主观随机性强，难以保证微导管介入路径的准确性的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种微导管虚拟介入的路径模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、选取一组历史病例的介入血管作为样本血管，在所述样本血管的介入端口处与目标患处利用人工势场法构建人工势场模型，并基于人工势场模型与随机树搜索对样本血管进行介入路径的规划得到样本血管的微导管虚拟介入路径，所述介入血管为可用于微导管虚拟介入治疗使用的人体血管；

步骤S2、将样本血管的微导管虚拟介入路径进行逐点的血管特征采集和介入位置特征采集，并利用CNN神经网络基于血管特征和介入位置特征进行模型训练得到表征血管特征和介入位置特征映射关系的介入路径规划模型；

步骤S3、将目标对象的介入血管进行逐点的血管特征采集，并利用介入路径规划模型基于目标对象的所述血管特征进行预测得到目标对象的介入血管中逐点的介入位置特征，基于介入位置特征得到目标对象的微导管虚拟介入路径。

作为本发明的一种优选方案，所述在所述样本血管的介入端口处与目标患处利用人工势场法构建人工势场模型，包括：

将目标患处作为微导管的引力源，构建目标患处对微导管的引力势场，所述引力势场的模型函数为：

式中，U_i,attr表征为第i个样本血管中引力势场的势场强度，K_attr表征为引力势场的比例系数，D_i,R表征为微导管在第i个样本血管中的位置坐标，D_i,g表征为第i个样本血管中目标患处的位置坐标；

将在样本血管中位于微导管前置方向且长度为预设长度的血管壁周向离散分割多个血管点，将血管点作为微导管的斥力源，构建血管点对微导管的斥力势场，所述斥力势场的模型函数为：